(57)【要約】【課題】基準位置にあるノズルや該ノズルに装着されたチップに関する基準画像を予め用意することなく、容易にノズルの位置やチップの装着状態を検査できるようにする。【解決手段】分注ヘッド１に搭載され、垂直方向及び水平方向に移動可能なノズル３と、該ノズル３又は該ノズルに装着されたチップ５を、所定位置で撮像する撮像手段７とを備えている分注装置において、前記撮像手段７により、前記ノズル３又は該ノズルに装着されたチップ５と共に撮像可能な、前記分注ヘッドに固定された基準ピース１１と、前記撮像手段により撮像された画像における、前記基準ピース及び前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップとの相対位置から、該ノズルの位置又はチップの装着状態の正異常を判定する判定手段８と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分注ヘッドに搭載され、垂直方向及び水平方向に移動可能なノズルと、
該ノズル又は該ノズルに装着されたチップを、所定位置で撮像する撮像手段とを備えている分注装置において、
前記撮像手段により、前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップと共に撮像可能な、前記分注ヘッドに固定された基準ピースと、
前記撮像手段により撮像された画像における、前記基準ピース及び前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップとの相対位置から、該ノズルの位置又はチップの装着状態の正異常を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする分注装置。
【請求項２】
分注ヘッドに搭載され、垂直方向及び水平方向に移動可能なノズルと、
該ノズル又は該ノズルに装着されたチップを、所定位置で撮像する撮像手段とを備えている分注装置における正異常の判定方法において、
前記撮像手段により、前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップと共に、前記分注ヘッドに固定された基準ピースを撮像し、
撮像された画像における、前記基準ピース及び前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップとの相対位置から、該ノズルの位置又はチップの装着状態の正異常を判定することを特徴とする分注装置の正異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体や試薬等の液状試料を、分注ヘッドに搭載されているノズルにより分注する際に用いられる分注装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、検体を自動分析する場合、検体や試薬等の液体試料を所定量ずつ分取し、所定の容器部分に注入する、いわゆる分注動作を行なうために分注装置が用いられている。
【０００３】
このような分注装置では、通常、分注ヘッドに搭載されている複数の吸排機能を有する分注ノズルに、交換可能なチップをそれぞれ装着し、該チップ内に液体試料を分取する方式が採用されている。
【０００４】
図９には、従来の分注装置の要部を模式的に示す。図中符号１は、分注ヘッドであり、該分注ヘッド１は、図示しないＸＹ駆動機構により装置内をＸＹ方向に移動可能であると共に、複数のピペット２を上下左右方向に移動する機構（図示せず）を介して支持し、各ピペットの先端部に形成されているノズル３を目標の位置に移動させることが可能になっている。便宜上、ここでは２本のピペット２（ノズル３）を代表させて示すが、通常、例えば８本である。
【０００５】
この分注装置で分注動作を行なう場合、分注ヘッド１を装置内のチップラック４の設置位置まで移動し、図示されている状態にする。その後、チップラック４の上方から、ピペット２を下方に移動させ、先端のノズル３に、該チップラック４に保持されているチップ５を装着する。
【０００６】
ここでは、ノズル３にチップ５が装着された状態の図示は省略するが、このチップ５により正確に液体試料を分注するためには、ノズル３が分注ヘッド１上の基準位置にあり、且つ該ノズル３にチップ４が正しい姿勢で取付けられていることが重要となる。
【０００７】
そのため、従来の分注装置では、ノズル３にチップ５を装着した後、検査のためにピペット２を上昇させ、所定位置に配設されている光源６と撮像装置７の間にノズル３及びチップ５を一致させた後、該撮像装置７によりこれらを撮像して検査画像を取得する。そして、取得された検査画像を、画像処理装置８において、ノズル３に正しく装着された状態のチップ５を予め撮像してメモリ９に保存してある基準画像と比較し、その結果からチップ５の未装着や装着異常が検知された場合は、それを表示手段１０によりユーザに告知する。このように検査画像と基準画像を比較して、チップ５の装着状態の正異常を検知する従来の分注装置としては、例えば特許文献１に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３０６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の分注装置では、チップが正しく装着された状態で撮像された基準画像と、その都度撮像された検査画像の比較で正異常を判定しているため、基準画像の撮像時におけるノズルの基準位置と撮像装置の位置の関係が、検査画像を撮像する度に再現されていることが前提となり、ノズル自体を上下方向の基準位置に常に正確に移動できない場合には検査が不可能であるという問題があった。
【００１０】
又、ノズルの基準位置が分注装置によって異なる場合もあるため、チップが正しく装着された状態の基準画像は、個々の装置毎に取得しておく必要があり、その手間が面倒であるという問題もあった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、基準位置にあるノズルやそのノズルに装着されたチップを撮像した基準画像を予め用意しておくことなく、容易且つ確実にノズルの位置や、そのノズルに対するチップの装着状態を検査することができる分注装置及びその検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、分注ヘッドに搭載され、垂直方向及び水平方向に移動可能なノズルと、該ノズル又は該ノズルに装着されたチップを、所定位置で撮像する撮像手段とを備えている分注装置において、前記撮像手段により、前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップと共に撮像可能な、前記分注ヘッドに固定された基準ピースと、前記撮像手段により撮像された画像における、前記基準ピース及び前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップとの相対位置から、該ノズルの位置又はチップの装着状態の正異常を判定する判定手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
本発明は、又、分注ヘッドに搭載され、垂直方向及び水平方向に移動可能なノズルと、該ノズル又は該ノズルに装着されたチップを、所定位置で撮像する撮像手段とを備えている分注装置における正異常の判定方法において、前記撮像手段により、前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップと共に、前記分注ヘッドに固定された基準ピースを撮像し、撮像された画像における、前記基準ピース及び前記ノズル又は該ノズルに装着されたチップとの相対位置から、該ノズルの位置又はチップの装着状態の正異常を判定することにより、同様に前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定位置の撮像手段により、分注ヘッドに搭載されているノズルを、該分注ヘッドの所定位置に固定されている基準ピースと共に撮像することにより、予め基準画像を用意しておくことなく、撮像された画像中の基準ピースに対するノズル又はノズルに装着されているチップとの相対位置関係により、ノズル位置及びチップの装着状態の少なくとも一方の正異常を確実に検査することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る一実施形態の分注装置の要部を示す前記図９に相当する斜視図であり、その基本構成は前記従来の分注装置と実質的に同一である。
【００１７】
本実施形態の分注装置は、図示しないＸＹ移動機構により、装置内を移動可能に支持されている分注ヘッド１を備えている。
【００１８】
この分注ヘッド１には、上下（垂直）方向及び左右（水平）方向に移動可能に支持された複数のピペット２を介して、各ピペット２の先端に形成されたノズル３が搭載されている。
【００１９】
この分注装置の所定位置には光源６と撮像装置７が配設され、該撮像装置７により、前記分注ヘッド１に対してピペット２を上下動して位置決めされたノズル３又は該ノズル３に装着されたチップ５を、撮像することが可能になっている。
【００２０】
本実施形態においては、前記撮像装置７により、前記ノズル３又は該ノズル３に装着されたチップ５と共に撮像可能な分注ヘッド１上の位置に、基準ピース１１が固定されている。そして、前記撮像装置７により撮像された前記基準ピース１１及び前記ノズル３又はそれに装着されたチップ５との相対位置から、該ノズル３の位置又はチップ５の装着状態の正異常を判定する判定手段が、画像処理装置８にソフトウェアにより実現されている。
【００２１】
以上の構成において、分注ヘッド１を、ＸＹ駆動機構により装置内のチップラック４の設置位置に移動し、該チップラック４の上方からピペット２を下降させ、その下端のノズル３にチップ５を装着する。その後、ピペット２（ノズル３）を目標位置まで上昇させ、その位置で光源６の照明の下で撮像装置７により基準ピース１１と共にノズル３又は装着されたチップ５を撮像する。
【００２２】
撮像された画像は画像処理装置８内で処理され、基準ピース１１と、目標位置に位置決めされたノズル３又は該ノズル３に装着されたチップ５の相対位置が認識され、以下のような正異常の判定が実行される。
【００２３】
図２は、チップが基準位置のノズルに正しく装着された状態の画像イメージを示し、その状態でのノズル３とヘッド１に固定されている基準ピース１１の上下方向の相対距離をＡ、同じくチップ５と基準ピース１１の相対距離をＢとしてある。これら相対距離Ａ、Ｂの正常値は、予めメモリ９に保存しておくことができる。
【００２４】
一方、図３は、チップが正しく装着されていないエラー状態の画像イメージを示す。この状態では、ノズル３と基準ピース１１の相対距離はＡ、チップ５と基準ピース１１の相対距離はＢ’となっている。
【００２５】
このように基準ピース１１とノズル３との相対距離Ａが正しいのに対して、基準ピース１１とチップ５との相対距離がＢ’で正しくない場合や、チップ５自体が存在しないために検出不能の場合は、チップ装着不良と判定される。この場合は、チップ装着動作をやり直すか、エラー状態であることを表示装置１０に表示してユーザに告知する。
【００２６】
次に、画像認識の結果、目標位置に移動させたはずのノズル３自体の位置が目標位置からずれていた場合の対応策について説明する。
【００２７】
図４には、前記分注ヘッド１に設置されているピペット２の上下駆動機構を模式的に示す。
【００２８】
この図に示されるように、ピペット２が支持固定されているピペット本体１２にはブラケット１３が固定され、該ブラケット１３は上下駆動機構のフレーム１５に回転可能に支持されているボールねじ１４に螺合されている。
【００２９】
従って、このボールねじ１４の回転に伴い、図示しない回転止めにより回転が規制されているピペット本体１２は上下方向に移動する。ここで、ピペット２（ノズル３）の上下方向の基準とする原点位置は、所定位置に固定されている原点センサ１６にブラケット１３が検出された位置としてある。
【００３０】
図５には、ノズル３が制御上意図する目標位置と異なる位置で撮像された状態の画像イメージを示し、ノズル３の制御上の目標位置をＣ、実際に撮像された実位置をＣ’で示してある。この図に示されるように、実位置が目標位置からずれている場合としては、ピペット２を上下方向に駆動する機構が有するモータの脱調等が原因として考えられる。
【００３１】
そこで、前記図４に示したピペット本体１２を、ブラケット１３が原点センサ１６に検出される位置まで上下方向に移動させ、実位置を制御上の目標位置に一致させる原点復帰動作を行なうことにより、正常な制御状態に戻すことができる。
【００３２】
又、他の対処方法としては、制御上目標とするノズル３と基準ピース１１との相対距離Ｄと、実際の相対距離Ｄ’の差分Δｄを画像処理で求め、撮像時以降のピペット上下移動の制御量に加算する補正を行なうことにより、正常な制御を行なうことができる。
【００３３】
これを具体的に説明すると、例えばチップ５がチップラック４内で正規の高さより高い位置に保持されていた場合に、ピペット２を正規の下降量で動作させると、ノズル３は想定していた位置より手前でチップ５に接触することになるため、そのまま目標の下降量になるように動作を継続すると、前記図４に示したピペットの上下駆動機構は脱調を起こしてしまうことになる。
【００３４】
このように脱調を起こした場合、それ以降のピペットの上下方向の制御位置は目標位置からずれることになるため、分注動作等が正しく行なわれなくなる。
【００３５】
しかしながら、本実施形態によれば、チップ装着後に前記撮像装置７で撮像した画像から、ノズル３の上下方向の位置についてエラー（ずれ）を認識することができる。従って、画像認識した結果から上下移動機構の原点復帰動作を行なうか、又は認識後は目標位置からの差分を補正した移動量に基づく制御動作を行なうことにより、正常な分注動作を行なうことが可能となる。
【００３６】
本実施形態においては、基準ピース１１を用いた画像認識によるノズル位置の異常の判定や補正動作は、上述したピペットの上下方向位置に限らず、水平方向（複数のノズルが配列されているピッチ方向）に対しても適用可能である。
【００３７】
図６は、分注ヘッド１とその近傍を上方から見たイメージを示す。この分注ヘッド１内には便宜上４本のピペット（図ではノズル３のみを示す）が、図示しないリンク機構により常に同一間隔でピッチ方向に移動可能に支持されている。ピペット２の水平方向の位置は特定のピペット２が原点センサ１７に検知された位置を基準とする座標上で制御され、図７に示すようにノズル間隔を狭くすることができる。
【００３８】
図８は、１本のピペット２を、基準ピース１１と共に正面から撮像した画像のイメージを示し、ノズル３の制御上意図したピッチ方向の目標位置をＥ、実際の位置をＥ’で示すと共に、基準ピース１１と目標位置のノズルの相対距離をＦ、実際のノズルとの相対距離をＦ’、その差分をΔｆで表わしている。
【００３９】
ノズル３を基準ピース１１と共に撮像した結果、図８のＥ’位置に示すようにノズルの水平方向に異常が発生した場合は、上下方向の異常の場合と同様に、図６に示す位置に移動させる水平方向の原点復帰動作により正常状態に戻すことができる。又、画像処理により求まるその差分Δｆを撮像以降の水平動作の制御量に加算することにより、正規の動作状態に補正することもできる。
【００４０】
又、撮像した画像からチップ５の上端及び下端を認識し、その距離が基準となるチップ寸法と異なっている場合は、基準寸法との差分を補正し、チップ先端の移動位置が常に目標にした位置になるように上下移動動作を行なうようにすることもできる。
【００４１】
以上詳述した本実施形態によれば、判定（検知）工程毎に取得される画像内の基準ピース１１と測定対象であるノズル３又はチップ５の相対位置から、測定対象の正異常の判定を行うことができるため、事前に基準となる画像を取得しておく必要がない。また、固定部分である基準ピースと測定対象との相対位置を画像認識することにより、ノズル３等の可動部分の移動不良状態を判定することができると共に、自動でその不良（異常）状態を補正する補正動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る一実施形態の分注装置の要部を模式的に示す部分斜視図
【図２】ノズルに正常装着されたチップと基準ピースの関係の画像イメージを示す説明図
【図３】ノズルに異常装着されたチップと基準ピースの関係の画像イメージを示す説明図
【図４】ピペット上下駆動機構を模式的に示す部分側面図
【図５】ノズルの上下方向の目標位置と実位置との関係の画像イメージを示す説明図
【図６】ピッチ方向にノズルが開いた状態を模式的に示す平面図
【図７】ピッチ方向にノズルが閉じた状態を模式的に示す平面図
【図８】ピッチ方向のノズルの目標位置と実位置との関係の画像イメージを示す説明図
【図９】従来の分注装置の要部を模式的に示す部分斜視図
【符号の説明】
【００４３】
１…分注ヘッド
２…ピペット
３…ノズル
４…チップラック
５…チップ
６…光源
７…撮像装置
８…画像処理装置
９…メモリ
１０…表示装置
１１…基準ピース
１２…ピペット本体
１３…ブラケット
１４…ボールねじ
１５…フレーム
１６、１７…原点センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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